李源洪，杜紅毅，李信念，劉 旭，胡 鵬

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000)

貴州省正安地區(qū)鋁土礦主要分布于新模、張家院、安場三個向斜構造之中，查明資源量近3.5億噸，為貴州鋁土礦在全國保持資源優(yōu)勢起到了舉足輕重的作用。旦坪鋁土礦是貴州省正安地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一個具超大型規(guī)模的鋁土礦床，其礦石資源量達1.1億噸，其中Ⅰ號礦體為區(qū)內(nèi)礦石品質(zhì)最好、控制程度最高、資源規(guī)模較大的一個主礦體，其已基本完成勘探工作，單礦體圈定資源規(guī)模達到大型礦床規(guī)模。因此對其成礦規(guī)律的研究可以很好地指導正安地區(qū)鋁土礦的找礦勘查工作。

1 成礦地質(zhì)背景

貴州正安旦坪鋁土礦位于渝南-黔北鋁土礦成礦帶-務正道早二疊世阿瑟爾期至亞丁斯克期鋁土礦成礦亞帶(徐志剛 等，2008，劉平 等，1999)，區(qū)內(nèi)地層由老至新依次有志留系下統(tǒng)韓家店組，石炭系上統(tǒng)黃龍組，二疊系下統(tǒng)大竹園組，二疊系中統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組，二疊系上統(tǒng)長興組、吳家坪組。含礦層位為二疊系下統(tǒng)大竹園組的中上部，基底主要為志留系下統(tǒng)韓家店組頁巖，其次為石炭系中統(tǒng)黃龍組，其中韓家店頁巖富含水云母，是鋁土成礦物源的最大貢獻者(韓英 等，2014)，務正道地區(qū)早二疊世紫松期-隆林期古地理環(huán)境為一個向北開口的半封閉海灣(崔濤 等，2013)，研究區(qū)旦坪鋁土礦的形成環(huán)境主要為半封閉海灣向近岸平原過渡的濱岸濕地(圖1)。

圖1 早二疊世紫松期-隆林期古地理圖 (據(jù)杜遠生 等，2014)Fig.1 Paleogeographic map in Zisong period and Longlin period of early Permian

2 礦床特征

區(qū)內(nèi)含礦層位為二疊系下統(tǒng)大竹園組(P1d)，習稱鋁土礦含礦巖系。其下部為(淺)灰綠、黃綠、灰白色綠泥石粘土巖、鐵綠泥石巖、水云母粘土巖、含鐵質(zhì)或鐵質(zhì)粘土巖、含豆鮞或碎屑狀粘土巖，偶見黃鐵礦(層)赤鐵礦層；中上部為灰白色、淺灰色、灰色、深灰至黑灰色碎屑狀、豆鮞狀、致密狀、半土狀鋁土礦或鋁土巖，常見黃鐵礦呈團塊狀、結核狀、星點狀、細脈狀和葉片狀產(chǎn)出；頂部為灰白、淺灰色、灰色粘土巖，含豆鮞(復豆鮞)狀及碎(礫)屑狀粘土巖，含植物化石碎片；含礦巖系內(nèi)見蕨類植物孢子和裸子植物花粉。

圖2 正安縣旦坪鋁土礦床地質(zhì)略圖(據(jù)《中國礦產(chǎn)地質(zhì)志·貴州卷·鋁土礦》修編)

3 樣品采集及數(shù)理統(tǒng)計

本次研究樣品主要來源于旦坪鋁土礦Ⅰ號礦體勘探的146個鉆孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計，共計系統(tǒng)統(tǒng)計了礦系厚度、礦體厚度、三氧化二鋁含量、鋁硅比值、二氧化硅含量數(shù)據(jù)點5個參數(shù)，數(shù)據(jù)點均為146個(表1)。從標準偏差看本次采用數(shù)據(jù)中礦系厚度、礦體厚度離散程度較小，數(shù)據(jù)較為集中，三氧化二鋁、鋁硅比值及二氧化硅數(shù)據(jù)相對較為離散，數(shù)據(jù)變化稍大。但從變異系數(shù)看數(shù)據(jù)變異系數(shù)均小于1，整體較為均一，離散程度低，因此本次使用的樣品數(shù)據(jù)具有較好代表性。

表1 旦坪鋁土礦Ⅰ號礦體礦體特征統(tǒng)計表

表注：依據(jù)146個勘探鉆孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果。

4 基底微地貌特征

4.1 基底微地貌編圖方法

研究區(qū)鋁土礦產(chǎn)于二疊系下統(tǒng)大竹園組中，其直接沉積于下伏志留系韓家店組或石炭系中統(tǒng)黃龍組地層之上，早二疊世時期，受加里東運動影響，務正道地區(qū)發(fā)生大規(guī)模的水位下降，鋁土礦基底地層上石炭統(tǒng)黃龍組或下志留統(tǒng)韓家店組長期遭受風化剝蝕而形成準平原化地貌，在準平原化地貌中形成了大小不等、深淺不一的盆地。在此之后沉積了含鋁巖系早二疊世大竹園組，該時期務正道地區(qū)整體為向北開口的半封閉海灣的沉積環(huán)境，而正安地區(qū)表現(xiàn)為濱岸濕地環(huán)境，僅存在垂向上的水位變化，未發(fā)生水平方向的擠壓或拉張。至中二疊世發(fā)生長期海侵形成了梁山組泥質(zhì)巖和棲霞組、茅口組灰?guī)r沉積，為鋁土礦含鋁巖系或鋁土礦的保存提供了足夠的蓋層條件，使之免受剝蝕。因此利用鉆孔揭露礦系厚度可以反應基底古地貌，本次研究編圖方法是系統(tǒng)統(tǒng)計研究區(qū)Ⅰ號礦體實施的勘探鉆孔礦系厚度，取負值利用sufer8.0軟件中的表面圖、等值線圖功能生成基底三維微地貌圖來直觀反應研究區(qū)基底微地貌的特征。

4.2 基底微地貌特征

圖3 三維基底微地貌圖

圖4 黃龍組灰?guī)r分布圖

4.3 礦體厚度、品位特征及其與礦系厚度的相關性規(guī)律

根據(jù)研究區(qū)礦系厚度、礦體厚度、三氧化二鋁含量及鋁硅比值相關系數(shù)矩陣(表2)，研究區(qū)共有樣本數(shù)146個，按0.05的顯著水平，相關系數(shù)檢驗臨界值為0.162 52，礦體厚度與礦系厚度相關系數(shù)為0.51，Al2O3含量與礦系厚度相關系數(shù)0.44，呈明顯正相關，SiO2與礦系厚度相關系數(shù)-0.42，呈明顯負相關，Al/Si值相關系數(shù)0.21，呈現(xiàn)一般正相關，SiO2含量與Al2O3含量相關系數(shù)-0.83，相關性極強，呈極其明顯負相關。

表2 旦坪鋁土礦Ⅰ號礦體礦體特征數(shù)據(jù)相關系數(shù)矩陣(顯著水平=0.05)

4.4 研究區(qū)沉積基底與古地理、地貌

研究區(qū)鋁土礦的沉積基底包括2種類型：①志留系下統(tǒng)韓家店組泥質(zhì)巖；②石炭系上統(tǒng)黃龍組灰?guī)r。從黃龍組厚度等值線圖(圖4)可以看出，以韓家店組泥質(zhì)巖為基底的主要分布在研究區(qū)南部，以黃龍組灰?guī)r為基底的則位于北部。這說明在石炭紀時期研究區(qū)北部存在一定的淺海相碳酸鹽巖沉積，而南部為地勢較高的剝蝕區(qū)，區(qū)內(nèi)地貌總體存在南高北低的特征，而與道真、務川一帶相比研究區(qū)黃龍組灰?guī)r厚度較薄，結合前人研究將研究區(qū)歸屬于海相向陸相過度的濱岸濕地環(huán)境較為妥當。從研究區(qū)含礦巖系的組合特征看，區(qū)內(nèi)礦石以碎屑狀、豆鮞狀鋁土礦為主，約占所有礦石的93%，也體現(xiàn)出該區(qū)沉積環(huán)境為水動力較強的高能環(huán)境，此外前人對該區(qū)W(B)進行了采樣分析，指示亦接近海陸過渡相，因此可以認為研究區(qū)鋁土礦形成的古地理為濱岸濕地，總體地勢為南高北低。

圖5 礦系、礦體厚度及品位等值線圖

5 基底控礦作用及找礦意義討論

5.1 基底微地貌控礦

正安地區(qū)鋁土礦基底巖性以下志留統(tǒng)韓家店組(S1hj)灰黃色、紫紅色伊利石頁巖為主，次為上石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)淺灰色厚層粗晶灰?guī)r。根據(jù)正安地區(qū)早二疊世鋁土礦的成礦模式圖(如圖6)。鋁土礦成礦作用經(jīng)歷了風化作用(紅土化或鈣紅土化作用)、淋濾作用、搬運作用、沉積作用和成巖作用等幾個階段。也就是說正安地區(qū)是黔北古陸的含鋁碎屑巖及少量的碳酸鹽巖經(jīng)過紅土化作用形成了成礦母質(zhì)，再經(jīng)過搬運作用到海陸交互的近岸平原、濱岸濕地、半封閉海灣等環(huán)境下通過沉積和后期的淋濾等改造作用形成礦體。通過對務正道地區(qū)不同類型礦石的分布特征研究已經(jīng)表明，正安新模向斜地區(qū)總體屬于海水動力較強的濱岸濕地環(huán)境(崔濤 等，2013)，其古水文地質(zhì)條件區(qū)別不大，此外整個正安地區(qū)在成礦期均處于古緯度8.2°赤道附近的熱帶地區(qū)，氣候濕熱，然而卻出現(xiàn)了礦體厚度、礦石品質(zhì)的較大差異，側面說明了古地貌在該區(qū)鋁土礦的形成過程中取到了至關重要的作用。正安地區(qū)早二疊世鋁土礦沉積盆地主要是硅質(zhì)陸屑巖的侵蝕平原上的負地貌，雖相對黔中地區(qū)鋁土礦基底起伏明顯平緩，但是從旦坪地區(qū)的基底微地貌可以看出仍然存在著深度15米以內(nèi)起伏，其是控制鋁土礦形成過程中礦體的就位和品位的富集的關鍵因素。從礦體厚度、品位特征及其與礦系厚度的相關性分析及 礦體厚度、品位等值線圖與礦系厚度等值線圖、三維基底微地貌圖對比耦合均表明了基底微地貌是研究區(qū)的重要控礦因素，其控制了礦體形成、厚度及礦石品質(zhì)。

前人在黔中、務正道以及龍里地區(qū)的研究成果(翁申富 等，2013，吳波 等，2020，陳文一 等，1984，梅冥相 等，1991，盛章琪 等，2010，陳慶剛 等，2012，劉平 等，2020)已經(jīng)表明，務正道地區(qū)、黔中地區(qū)、凱里地區(qū)鋁土礦成礦因素大體一致，最大的差別主要體現(xiàn)在含礦巖系厚度上，也就是說基底微地貌的不同，這也側面說明鋁土礦沉積基底的微地貌是控制研究區(qū)鋁土礦形成關鍵因素。

圖6 早二疊世鋁土礦成礦模式圖(據(jù)《中國礦產(chǎn)地質(zhì)志·貴州卷·鋁土礦》)

5.2 基底微地貌控礦作用及找礦意義

以往研究成果表明，濕熱的氣候、負地形地貌、充裕的風化時間、植被和微生物參與、氧化和酸性的沉積環(huán)境、通暢的水文系統(tǒng)是鋁土礦形成的成礦地質(zhì)條件(杜遠生 等，2014，Yu et al.2019，余文超 等，2013)，正安旦坪地區(qū)鋁土礦形成于濱岸濕地環(huán)境，由于其海陸交互的沉積環(huán)境，保障了水文系統(tǒng)的通暢，因此在小范圍內(nèi)古地貌條件控礦作用更為明顯，負地貌為風化剝蝕后的含礦物質(zhì)提供了搬運駐留的儲存空間，是礦床形成的基礎。儲存在負地貌內(nèi)的鋁硅酸鹽巖紅土，由于洼地的存在，形成了一個淋濾作用的溫床，受到后期多期淋濾作用，易溶于水的Fe、Si、Mg、Ca等元素被地下水帶走，而難溶于水的Al、Ti等元素則相對富集，從而形成鋁土礦床。而由于局部地形洼地則控制了淋濾作用時間的長短，從而控制了鋁土礦礦體的厚度及品質(zhì)，通過整理對比旦坪1號礦體中的礦系厚度最大的鉆孔ZK606與礦系較薄的鉆孔ZK1316可以明顯看出(圖7)，ZK606鉆孔經(jīng)歷了3個期次的淋濾作用，形成了黑白相間的3個淋濾旋回，其礦體厚度達5.30m厚，單工程Al2O3達到73.63%，鋁硅比達20.92，不僅礦體較厚，品質(zhì)也更好，而礦系厚度較薄的ZK1316鉆孔，僅出現(xiàn)了1個淋濾旋回，Al2O3最高含量僅35.32%，未成礦。旦坪地區(qū)洼地內(nèi)鋁土礦形成一般經(jīng)歷了2-4期的淋濾作用，而高地上則通常只表現(xiàn)為1期或無法看出淋濾旋回，洼地內(nèi)含礦層遭受了更長時間的淋濾，因此高品質(zhì)的鋁土礦往往產(chǎn)于古地貌凹地的中心，向外礦體厚度與品質(zhì)逐漸變薄、變差，從圖3、圖4中可以明顯看出三氧化二鋁、鋁硅比值的濃集中心正好集中在凹地最深區(qū)域，很好地印證了這一結論。因此筆者認為研究區(qū)鋁土礦的沉積基底負地貌是控制礦床形成的基礎，為鋁土礦的形成提供了淋濾場所，從而控制了鋁土礦產(chǎn)出的形態(tài)及厚度，而微地貌中的負地形洼地通過影響后期品位富集的關鍵淋濾作用的時間來控制了礦石品質(zhì)的好壞。

基于以上成果，筆者認為對于此類鋁土礦的勘查應著重注意對基底古微地貌的研究，研究成礦期基底古微地貌特征，找尋地形相對較低的盆地作為找礦靶區(qū)，將鉆孔布置在盆地中的凹地內(nèi)，避開臺地，有利于提高見礦率，找到大礦、富礦。

圖7 典型鉆孔淋濾期次對比圖

6 結論

(1)旦坪鋁土礦Ⅰ號礦體沉積古地貌總體表現(xiàn)為南高北低，北部表現(xiàn)為碳酸鹽巖古巖溶地貌，南部表現(xiàn)為硅酸鹽巖風化侵蝕地貌。

(3)正安地區(qū)鋁土礦的沉積基底微地貌主要通過影響后期淋濾作用的時間長短控制礦體的厚度與礦石品質(zhì)。

(4)正安地區(qū)的勘查找礦要著重加強對基底古地貌及原型盆地恢復的研究，將勘查重點靶區(qū)放在盆地內(nèi)，工程布置于盆地凹地內(nèi)，可以提高見礦率，找到大礦富礦。

致謝：文章所用數(shù)據(jù)來源于旦坪鋁土礦精查項目組，成文過程中得到了李沛剛、翁申富、朱永紅三位研究員的指導，在此對項目組所有參加人員及三位指導老師表示衷心的感謝！